Emulsiones Y Coloides.pdf

ASIGNATURA: QUÍMICA INTEGRANTES: JAVIER SEMBLANTES CURSO: PRIMERO MECATRÓNICA

INFORME DE QUÍMICA

1. TEMA: Coloides y Emulsiones 2. OBJETIVO GENERAL: Investigar acerca de las características más relevantes de los coloides y emulsiones. 3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:    

Definir qué significan coloides y emulsiones, y describir sus respectivas características. Indagar las fases que intervienen en la formación de los coloides. Determinar los tipos existentes de coloides y emulsiones, y sus respectivas particularidades. Establecer las propiedades específicas de los coloides y emulsiones.

4. MARCO TEÓRICO:

COLOIDES A. DEFINICIÓN El término de coloide se utiliza para definir a aquella sustancia que al encontrarse con un líquido, se va dispersando poco a poco. Los coloides son mezclas heterogéneas de por lo menos dos fases diferentes con la materia de una de las fases en forma finamente dividida (sólido, líquido o gas), denominada fase dispersa, mezclada con la fase continua (sólido, líquido o gas), denominada medio de dispersión. La ciencia de los coloides está relacionada con el estudio de los sistemas en los cuales por lo menos uno de los componentes de la mezcla presenta una dimensión en el intervalo de 1 a 1000 nanómetros. El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa «que puede pegarse». Este nombre se refiere a una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea para agregar o formar coágulos. (García Aguilar, 2006)

B. FASES Por su parte la fase dispersante o dispersora es un fluido, es decir, una sustancia continua. Mientras que la fase dispersa, se compone de las partículas coloides. Asimismo se tiene que un sistema coloidal, las partículas coloidales, las cuales suelen ser elementos sólidos muy pequeños, pueden llegar a dispersarse en la fase dispersora. Es importante señalar que, en ciertos casos, la fase dispersora del coloide no es un líquido, sino una materia en un estado de agregación diferente.

C. TIPOS DE COLOIDES Los coloides se clasifican según la magnitud de la atracción entre la fase dispersa y la fase continua o dispersante. Si esta última es líquida, los sistemas coloidales se catalogan como «soles» y se subdividen en «liófobos» (poca atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante) y «liófilos» (gran atracción entre la fase dispersa y el medio dispersante). (Becker & Wentworth, 1997) En los coloides liófilos la fase dispersa y el medio dispersante son afines, por lo tanto forman soluciones verdaderas y tienen carácter termodinámicamente estable; en tanto que los coloides liófobos son aquellos donde la fase dispersa y el medio dispersante no son afines, pueden formar dos fases y tienen carácter cinéticamente estable. Una característica fundamental de los coloides liófobos es que no son termodinámicamente estables, como ya se mencionó anteriormente, aunque poseen una estabilidad de tipo cinético que les permite mantenerse en estado disperso durante largos períodos de tiempo. Las partículas coloidales son lo suficientemente pequeñas como para que su comportamiento esté controlado por el movimiento browniano y no por efectos macroscópicos, como las fuerzas gravitatorias. Al agregarles cierta cantidad de electrolito pueden coagular, la cantidad depende de la valencia y la naturaleza del electrolito. Respecto a la clasificación de coloides, cabe destacar también que, si el medio dispersante es agua se denominan «hidrófobos» (repulsión al agua) e «hidrófilos» (atracción al agua). En la siguiente tabla se recogen los distintos tipos de coloides según el estado de sus fases continua y dispersa: Fase dispersa

Gas

Gas

No es posible porque todos los gases son solubles entre sí. Espuma,

Fase continua

Líquido

Ejemplos: espuma de afeitado, nata Espuma sólida,

Sólido



Ejemplos: piedra pómez, aerogeles, merengue.

Líquido

Aerosol líquido, Ejemplos: niebla, bruma Emulsión,

Sólido Aerosol sólido, Ejemplos: humo, polvo en suspensión Sol,

Ejemplos: leche, salsa mayonesa, cremas cosméticas

Ejemplos: pinturas, tinta china

Gel,

Sol sólido,

Ejemplos: gelatina, gominola, queso

Ejemplos: cristal de rubí

Emulsiones: Se llama emulsión a una suspensión coloidal de un líquido en otro inmiscible con él, y puede prepararse agitando una mezcla de los dos líquidos ó, pasando

la muestra por un molino coloidal llamado homogenizador. Una emulsión es un sistema donde la fase dispersa y la fase continua son líquidas. 

Soles: Los soles liófobos son relativamente inestables (o meta estables); a menudo basta una pequeña cantidad de electrólito o una elevación de la temperatura para producir la coagulación y la precipitación de las partículas dispersadas.



Aerosoles: Los aerosoles se definen como sistemas coloidales con partículas líquidas o sólidas muy finalmente subdivididas, dispersadas en un gas. Hoy en día el término aerosol, en lenguaje general, es sinónimo de un envase metálico con contenido presurizado, aunque se habla de aerosoles atmosféricos.



Geles: La formación de los geles se llama gelación. En general, la transición de sol a gel es un proceso gradual. Por supuesto, la gelación va acompañada por un aumento de viscosidad, que no es repentino sino gradual.



Espuma: La fase dispersante puede ser líquida o sólida y la fase dispersa un gas. (Slideshare, 2011)

D. PROPIEDADES: 

ABSORCIÓN

Por su tamaño, las partículas coloidales tienen una relación área/masa extremadamente grande, por ello son excelentes materiales absorbentes. En la superficie de las partículas existen fuerzas llamadas de Van der Waals e incluso enlaces inter-atómicos que al estar insatisfechos pueden atraer y retener átomos, iones o moléculas de sustancias extrañas. A esta adherencia de sustancias ajenas en la superficie de una partícula se le llama absorción. Las sustancias absorbidas se mantienen firmemente unidas en capas que suelen tener no más de una o dos moléculas (o iones) de espesor. Aunque la absorción es un fenómeno general de los sólidos, resulta especialmente eficiente en dispersiones coloidales, debido a la enorme cantidad de área superficial. 

EFECTO TYNDALL

Consiste en que un haz luminoso se hace visible cuando atraviesa un sistema coloidal. Este fenómeno se debe a que las partículas coloidales dispersan la luz en todas las direcciones haciéndola visible. Los rayos de luz pueden ser vistos al pasar a través de un bosque, por ejemplo, como resultado de la dispersión de la luz por las partículas coloidales suspendidas en el aire del bosque. Aunque todos los gases y líquidos dispersan la luz, la dispersión por una sustancia pura o por una solución es muy pequeña, que generalmente no es detectable. (Valenzuela Calahorro, 1995) 

MOVIMIENTO BROWNIANO

Son ejemplos de este fenómeno los movimientos observados en partículas de polvo que se desplazan libres al azar en un rayo de sol que ingresa a través de una ventana (o una cortina abierta), o partículas de polvo y humo moviéndose en un rayo de luz proveniente del cuarto de proyección de una sala de cine. El movimiento desordenado de dichas partículas coloidales es

debido al bombardeo o choque con las moléculas del medio dispersante, y en los ejemplos citados seria por las moléculas presentes en el aire (N², O²,Ar, Cr², etc). El movimiento se conoce como movimiento browniano en memoria del botánico inglés Robert Brown, quien observo por primera vez este movimiento irregular de partículas en 1827, mientras estudiaba con el microscopio el comportamiento de los granos de polen suspendidos en agua. El movimiento browniano impide que las partículas coloidales se asienten o formen sedimentos. 

ELECTROFORESIS

Consiste en la migración de partículas coloidales cargadas dentro de un campo eléctrico. Las partículas coloidales absorben iones en su superficie cargándose positiva o negativamente, aunque todo el sistema coloidal es eléctricamente neutro, estas partículas viajan hacia los electrodos (cátodo y ánodo) mediante fuerzas eléctricas de atracción. 

DIÁLISIS

Se define como el movimiento de iones y moléculas pequeñas a través de una membrana porosa, llamada membrana dialítica o dializante, pero no de moléculas grandes o partículas coloidales. La diálisis no es una propiedad exclusiva de los coloides, puesto que ciertas soluciones también se pueden dializar, por ejemplo, en bioquímica se utiliza con frecuencia la diálisis para separar moléculas proteínicas de iones acuosos. En los coloides, la diálisis permite purificar el sistema coloidal, puesto que se eliminan iones y otras moléculas pequeñas consideradas impurezas. Se utilizan como membranas dialíticas, el celofán y las membranas de origen animal. (Química Inorgánica, 2013)

EMULSIONES A. DEFINICIÓN Una emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Las emulsiones son parte de una clase más genérica de sistemas de dos fases de materia llamada coloides. A pesar que el término coloide y emulsión son usados a veces de manera intercambiable, las emulsiones tienden a implicar que tanto la fase dispersa como la continua son líquidos. (Méndez, 2011)

B. EMULSIONES POR TIPO DE FASES: Las emulsiones por tipo de fases pueden ser directas, inversas o múltiples:

Figura 1. Emulsiones por tipo de fases



EMULSIONES DIRECTAS

Son aquellas en las que la fase dispersa es una substancia lipofílica (grasa o aceite) y la fase continua es hidrofílica (normalmente agua). Estas emulsiones suelen denominarse L/H o O/W. Ejemplos son además de las emulsiones bituminosas, la leche, la mayonesa, algunos tipos de pinturas, y muchos productos alimentarios y fitosanitarios.

Figura 2. Ejemplos de emulsiones directas



EMULSIONES INVERSAS

Por el contrario son las que la fase dispersa es una substancia hidrofílica y la fase continua es lipofílica. Estas emulsiones suelen denominarse con la abreviatura H/L o W/O. (Como ejemplos pueden citarse las margarinas, fluidos hidráulicos y la mayoría de las cremas cosméticas).

Figura 3. Ejemplos de emulsiones inversas



EMULSIONES MÚLTIPLES

Son las que como fase dispersa contiene una emulsión inversa y la fase continua es un líquido acuoso. Estas emulsiones se conocen como H/L/H o W/O/W. (Este tipo de emulsiones es utilizado básicamente en farmacia, al permitir obtener una liberación retardada de los medicamentos). (Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas, 2017)

C. EMULSIONES POR EL TAMAÑO DE MICELA: Otras clasificaciones hacen referencia al tamaño de los glóbulos que constituyen la fase dispersada, y así se distinguen emulsiones y micro emulsiones. En las microemulsiones el diámetro de los glóbulos es inferior a una micra.

Figura 4. Emulsiones por el tipo de micela



EMULSIONES

En las emulsiones el diámetro de los glóbulos es superior a una micra. 

MICROEMBULSIONES

Las microembulsiones están formadas por gotas extremadamente pequeñas y estabilizadas por tensoactivos y, en su interior se encuentra en principio activo. Entre sus características están: ser transparentes o translucidas, no se separan son más estables y por tanto posibilita la uniformidad de dosis, y poseen gotas con rango de nanómetros. Sus usos actuales más importantes son: permitir el transporte del fármaco al interior del organismo y su liberación en forma sostenida (vectorizan fármacos), además aumenta la solubilidad del fármaco a nivel gastrointestinal por lo que es posible la administración por vía oral de fármacos insolubles en agua.

D. DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE PARTÍCULA: Se expresa como el diámetro de los glóbulos en la fase interna. Si su tamaño no es uniforme, el rango de tamaño más frecuente es el que se considera para denotar el tamaño de partícula en la mulsión.  

Si todos los glóbulos de una emulsión son del mismo tamaño se conoce como monodispersa. Si hay rango de tamaño en los glóblos es emulsión polidispersa.

E. PROPIEDADES GENERALES DE LAS EMULSIONES:     

Facilidad de dilución Viscosidad Color Estabilidad (propiedad más importante) Textura

F. PROPIEDADES DE ACUERDO A SU COMPOSICIÓN Y MODO DE PREPARACIÓN Estas propiedades rigen su estabilidad 

PROPIEDADES INTERFACIALES

Sólo representa una fracción significativa del volumen total de una emulsión cuando el radio de los glóbulos es inferior a aproximadamente 1um. La composición y estructura de la región interfacial se determina por el tipo y la concentración de tensioactivos. 

PROPIEDADES DEL EMULSIFICANTE

Todos los emulgentes tienen la capacidad de acumularse en la interfase agua/aceite como películas superficiales y pueden actuar como barrera fisicoquímica. 

PH

Las emulsiones pueden ajustarse a un pH determinado para lograr un efecto deseado. 

DISPERSABILIDAD

Si la fase externa es agua, la emulsión puede dispersarse y diluirse en agua, si su fase continua es aceite, puede dispersarse y diluirse en material oleoso. G. FASES 

FASE DISPERSA

Líquido que se dispersa en pequeñas gotas, también se le conoce como interna o discontinua. 

FASE DISPERSANTE

Líquido como medio de dispersión, también llamado externa o discontinua. (Soto Lugo & Sánchez González)

5. CONCLUSIONES 

Dentro de uno de los tipos de coloides se encuentran las emulsiones. Una de las diferencias más relevantes entre coloides y emulsiones es que los coloides tanto en la fase dispersa como en la continua pueden ser sólidos, líquidos o gases; mientras que las emulsiones por lo general tanto la fase dispersa como la continua son líquidos.

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Los coloides tienen múltiples usos tanto en la industria como en la vida cotidiana, por ejemplo muchos alimentos de consumo masivo son coloides como: la mayonesa, crema batida, leche; en el ámbito industrial se destacan el uso de coloides en pinturas, látex, goma, entre otros. En la medicina se destaca el uso de las emulsiones, especialmente de las microscópicas que son empleadas para distribuir vacunas y matar microbios.

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Uno de las propiedades de los coloides, el efecto Tyndall, el cual es un fenómeno físico que permite que las partículas coloidales sean visibles al dispersar la luz, es aplicado como base para el desarrollo del ultramicroscopio.

6. BIBLIOGRAFÍA

Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas. (Julio de 2017). ATEB. Obtenido de http://ateb.es/index.php/sample-sites/shop Becker, R., & Wentworth, W. (1997). Química general. García Aguilar, A. (2006). TESOEM. Obtenido de http://www.tesoem.edu.mx/alumnos/cuadernillos/2006.008.pdf Méndez, Á. (Enero de 2011). La Guía. Obtenido de https://quimica.laguia2000.com/conceptosbasicos/emulsion Química Inorgánica. (2013). Obtenido de http://www.fullquimica.com/2012/10/propiedadesde-los-coloides.html Slideshare. (Septiembre de 2011). Obtenido de https://es.slideshare.net/GusanoDjim/fisicoquimica-uini4 Soto Lugo, Y., & Sánchez González, T. (s.f.). Emulsiones. Obtenido de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/emulsiones_113.pdf Valenzuela Calahorro, C. (1995). Química general. Introducción a la Química Teórica. Universidad de Salamanca.